Forskellen mellem ledere og isolatorer

Det er ikke alle atomer, der er ens. Atomstrukturen varierer fra atom til atom. Nogle atomer er ikke i stand til at holde deres ydre elektroner sammen. De kaldes frie elektroner, fordi de kan vandre frit rundt fra atom til atom. Disse elektroner overfører elektrisk energi fra en partikel til en anden og overfører derved energi i form af elektricitet. En leder er et stof, som kan foregribe den frie strøm af elektrisk ladning. En isolator er derimod modstandsdygtig over for elektricitet, hvilket betyder, at den har præcis den modsatte virkning på elektronernes strømning. Elektronerne bindes tæt sammen i atomerne og begrænser derved den frie strøm af elektrisk ladning. Lad os undersøge forskellen mellem de to i detaljer.

Hvad er ledere?

Ledere er stoffer, der tillader frie elektroner at strømme let igennem dem og derved overføre energi i form af elektricitet, da elektronerne bevæger sig frit fra atom til atom. Enkelt sagt tillader ledere, at elektroner frit kan bevæge sig fra partikel til partikel i en eller flere retninger. Hvis man sender en elektrisk ladet elektron ind i en leder, rammer den en fri elektron og slår den til sidst af, indtil den slår andre frie elektroner af, indtil den slår andre frie elektroner af. Dette udløser en slags kædereaktion, der skaber elektrisk ladning gennem materialet. Disse stoffer kan let lade elektricitet passere gennem dem, da deres atomstruktur gør det muligt for de frie elektroner at bevæge sig frit fra en partikel til en anden med lethed.

De fleste metaller som kobber, aluminium, jern, guld og sølv er gode ledere af elektricitet, da elektronerne er frie til at bevæge sig fra et atom til et andet. For eksempel er kobber en god leder, fordi det foregriber den frie strøm af elektroner ganske let. Aluminium er på den anden side også en rimelig god leder, men det er ikke lige så godt som kobber. Det er meget let, så det bruges mest i strømfordelingskabler. Lad os tage et eksempel på en pære. Når du tænder for lyset, passerer den elektriske ladning gennem ledningen, hvilket får pæren til at udsende lys. Det er ikke andet end strømmen af elektroner mellem atomerne.

Metaller er de mest almindelige ledere af elektricitet. Andre ledere omfatter halvledere, elektrolytter, plasmaer samt ikke-metalliske ledere som f.eks. ledende polymerer og grafit. Sølv er en bedre leder end kobber, men er ikke praktisk anvendeligt i de fleste tilfælde på grund af dets højere pris. Det anvendes dog til specialiseret og følsomt udstyr som f.eks. satellitter. Selv vand blandet med urenheder som f.eks. salt kan betragtes som en leder.

Hvad er isolatorer?

Insolatorer er på den anden side stoffer, der har præcis den modsatte virkning på elektronernes strømning. Disse stoffer hindrer den frie strøm af elektroner og hæmmer dermed strømmen af elektrisk strøm. Isolatorer indeholder atomer, der holder fast i deres elektroner, hvilket begrænser strømmen af elektroner fra et atom til et andet. På grund af de stramt bundne elektroner kan de ikke vandre frit rundt. Enkelt sagt er stoffer, der forhindrer strømmen i at strømme, isolatorer. Materialerne har så lav ledningsevne, at strømgennemstrømningen er næsten ubetydelig, og derfor anvendes de almindeligvis til at beskytte os mod de farlige virkninger af elektricitet.

Nogle almindelige eksempler på isolatorer er glas, plast, keramik, papir, gummi osv. Strømstrømmen i elektroniske kredsløb er ikke statisk, og spændingen kan til tider være ret høj, hvilket gør den lidt sårbar. Nogle gange er spændingen høj nok til at få elektrisk strøm til at løbe gennem materialer, der ikke engang anses for at være gode ledere af elektricitet. Dette kan forårsage elektrisk stød, fordi menneskekroppen også er en god leder af elektricitet. Derfor er elektriske ledninger beklædt med gummi, som fungerer som isolator, hvilket igen beskytter os mod den indre leder. Tag en hvilken som helst ledning for den sags skyld, og du kan se isolatoren, og hvis du ser lederen, er det på tide at udskifte den.

Forskellen mellem ledere og isolatorer

1. Ledere forudser en fri strøm af elektrisk strøm, fordi elektroner vandrer frit fra et atom til et andet med lethed. Isolatorer derimod modsætter sig elektrisk strøm, fordi de ikke vil tillade fri strøm af elektroner fra en partikel til en anden.
2. Ledere kan let overføre energi i form af elektricitet eller varme, for den sags skyld. Men isolatorer kan ikke overføre elektrisk energi så let, så de modsætter sig elektricitet.
3. Ledere kan let lade elektricitet passere gennem dem på grund af de frie elektroner, der er til stede i deres atomstruktur, men isolatorer kan derimod ikke lade elektricitet passere gennem dem.
4. Ledere er stoffer, hvis atomer ikke har fastbundne elektroner, så de er frie til at vandre rundt i en eller mange retninger. Elektroner er imidlertid tæt bundet i atomerne i tilfælde af isolatorer og begrænser derved elektronernes bevægelse inden for det nominelle område for den påførte spænding.
5. Ledere har normalt en lav modstand, men ikke nul modstand, medmindre de er superledere. Isolatorer har en høj modstand mod elektricitet.
6. Ledere leder elektricitet, mens isolatorer isolerer elektricitet. F.eks. er metaltråden i en elektrisk ledning en leder, mens kappen eller det beskyttende overtræk er isolatoren.
7. Rør ved en strømførende leder kan slå dig ihjel. Hvis du derimod rører ved en strømførende isolator, vil det ikke engang gøre en smule ondt, fordi den modstår elektrisk strøm.

Ledere vs. isolatorer: Sammenligningsdiagram

Summary on Conductors vs. Insulators

Både ledere og isolatorer er praktisk talt modsatrettede med hensyn til egenskaber og funktionalitet. Den mest almindelige forskel mellem de to er, at mens ledere tillader fri strøm af elektroner fra et atom til et andet, så begrænser isolatorer den frie strøm af elektroner. Ledere tillader elektrisk energi at passere gennem dem, mens isolatorer ikke tillader elektrisk energi at passere gennem dem. Ledere har høj ledningsevne, mens isolatorer har lav ledningsevne.